Lista de Exercícios para 18/03/2005
1) (PUC-RS) Podemos caracterizar uma escala absoluta de temperatura quando:
c) associamos o zero de uma escala ao estado de energia cinética máxima das partículas de um sistema.
2) (Fatec-SP) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema a sua temperatura. Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás fechado e de variação de volume desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a -273 ºC. É correto afirmar que:
a) o estado de agitação é o mesmo para as temperaturas de 100ºC e 100K.
b) à temperatura de 0ºC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273K.
c) as moléculas estão mais agitadas a -173ºC do que a -127ºC.
d) a -32ºC as moléculas estão menos agitadas que a 241K.
e) a 273K as moléculas estão mais agitadas que a 100ºC.
3) Ao resolver um problema envolvendo escalas termométricas, um estudante encontrou como resultado qc = -300ºC. Comente o resultado obtido pelo estudante.
4) Num hospital, uma atendente de enfermagem verificou que, num dado intervalo de tempo, no seu turno de trabalho, a temperatura de um paciente aumentou 3ºC. Qual seria o valor dessa variação de temperatura se o termômetro estivesse graduado na escala absoluta Kelvin?
5) Efetue a conversão para a escala Kelvin das seguintes temperaturas:
b) -50ºC
c) 235ºC
6) Ao ler um trabalho científico, um estudante deparou com a seguinte informação: "O ponto de ebulição do éter sob pressão normal, é -114ºC". Impressionado com uma temperatura tão baixa, ele foi perguntar ao seu professor se isso era possível ou se houvera um erro na digitação do texto. Qual foi, provavelmente, a resposta do professor?
7) (U. E. Sudoeste da Bahia) Com relação às escalas termométricas Celsius e Fahrenheit, é correto afirmar que:
b) são definidas a partir de apenas um ponto fixo.
c) um mesmo termômetro não pode estar graduado nas duas escalas.
d) as temperaturas de -40ºC e -40ºF são equivalentes.
e) as variações de temperatura de 1ºC e de 1ºF são equivalentes.
8)(UFAC) A temperatura de um corpo é medida simultaneamente nas escalas Celsius e Fahrenheit. Como resultado, a temperatura na escala Celsius é o dobro da outra. Qual o valor aproximado da temperatura do corpo na escala Fahrenheit?
9)(U. Macknzie-SP) Numa cidade da Europa, durante um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi 23ºF e a mais alta no verão foi 86ºF. A variação de temperatura, em graus Celsius, ocorrida nesse período, naquela cidade, foi:
a) 28ºC
b) 35ºC
d) 50,4ºC
e) 63ºC
10)(U. E. Londrina-PR) Uma dada massa de gás sofre uma transformação e sua temperatura absoluta varia de 300K para 600K. A variação de temperatura do gás, medida na escala Fahrenheit, vale:
11) Analise as duas situações seguintes e responda ao que é perguntado:
a) Chegando a Nova Iorque, um turista brasileiro foi surpreendido por um frio intenso, mas o termômetro digital do aeroporto indicava 40º, Esta temperatura pode estar expressa na escala Celsius? Por quê? Em caso de negativo, qual seria a indicação correspondente de um termômetro graduado na escala Celsius?
b) Ardendo em febre, um turista inglês em São Paulo foi examinado pelo Dr. Raymundo, médico do hotel, que, ao lhe medir a temperatura, obteve 40 graus, para surpresa do doente. Essa temperatura poderia estar expressa na escala Fahrenheit? Por quê? Em caso negativo, qual seria a temperatura do turista se o termômetro usado estivesse graduado em graus Fahrenheit?
12) (ITA-SP) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico só dispunha de um termômetro graduado em graus Fahrenheit. Para se precaver, ele fez antes alguns cálculos e marcou no termômetro a temperatura correspondente a 42ºC (temperatura crítica do corpo humano). Em que posição da escala do termômetro ele marcou essa temperatura?
13) Um termômetro foi graduado numa escala termométrica em que foram atribuídos os valores 15 e 175 ao ponto do gelo (fusão do gelo sob pressão normal) e ao ponto do vapor (ebulição da água sob pressão normal), respectivamente.
a) Estabeleça a fórmula de conversão entre a escala desse termômetro e a escala Celsius.
b) Determine a temperatura que, nessa escala, corresponde a 80ºC.
c) Trace um gráfico de correspondência entre as indicações do termômetro graduado nessa escala e as do outro, graduado na escala Celsius.
14) (UECE) Comparando-se a escala E de um termômetro com a escala Celsius, obteve-se o gráfico da figura de correspondência entre as medidas definido pela reta que possui os pontos: (-10, 0) e (50, 90), estando a escala Celsius no eixo x do gráfico e a escala E no eixo y do gráfico. Quando o termômetro Celsius estiver registrando 90ºC, o termômetro E estará marcando:
a) 100ºE
b) 120ºE
c) 150ºE
d) 170ºE
e) 200ºE
15) O gráfico definido pela reta que possui os pontos (110, 80) (-10, 0) mostra como se relacionam as indicações de um termômetro graduado na escala X e as de um termômetro graduado na escala Celsius, estando a escala Celsius representada no eixo x e a escala X representada no eixo y.
a) Estabeleça a equação de conversão entre as indicações dos dois termômetros.
b) Determine a indicação do termômetro graduado na escala X para o ponto do gelo e para o ponto do vapor.
c) Qual a indicação do termômetro graduado na escala X que corresponde a 50ºC?
16) Um termômetro defeituoso marca -2ºC para o ponto de gelo e 103ºC para o ponto do vapor. Pede-se:
a) Estabeleça uma fórmula de correção entre as temperaturas erradas (qe) e as temperaturas corretas (qc);
b) Qual a indicação do termômetro para um corpo cuja temperatura correta é 70ºC?
c) Há uma temperatura para a qual esse termômetro dispensa correção. Qual é ela?
17) (Fatec-SP) Construiu-se um alarme de temperatura baseado em uma coluna de mercúrio e em um sensor de passagem, que encontra-se a uma altura H do nível que indica o início do recipiente que se assemelha a um termômetro vertical. A altura do sensor óptico (par laser-detector), em relação ao nível H, pode ser regulada de modo que, à temperatura desejada, o mercúrio impeça a chegada de luz no detector, disparando o alarme. Calibrou-se o termômetro usando os pontos principais da água e um termômetro auxiliar, graduado na escala Celsius, de modo que a 0ºC a altura da coluna de mercúrio é igual a 8 cm, enquanto a 100ºC a altura é de 28 cm. A temperatura do ambiente monitorado não deve exceder 60ºC. O sensor óptico (par laser-detector) deve, portanto, estar a uma altura de:
a) H = 20 cm
b) H = 10 cm
c) H = 12 cm
d) H = 6 cm
e) H = 4 cm
18) (U. Uberaba-MG) A superfície externa de uma lata de refrigerante torna-se coberta de gotículas de água em um dia úmido, após ter sido retirado do congelador, onde permaneceu algumas horas. A passagem de estado físico que representa o fenômeno descrito é conhecido por:
19) (Unitau-SP) O esquema que representa o diagrama de fases da água é divido em três partes: 1, 2 e 3, sendo a parte 1 uma curva gráfica onde se encontram os menores valores de temperatura em graus Celsius e os menores valores de pressão, enquanto as partes 2 e 3 são duas curvas gráficas que encontram-se praticamente paralelas entre si e entre o eixo y e indicam as maiores pressões e temperaturas, sendo que na parte 2 encontram-se temperaturas menores que na parte 3 para os mesmos valores de pressão nas duas partes. No eixo x do esquema encontram-se os valores da temperatura dada em graus Celsius, enquanto no eixo y encontram-se os valores da pressão. No diagrama descrito, as curvas 1, 2 e 3 são, respectivamente:
a) curva de fusão, curva de vaporização e curva de sublimação.
b) curva de sublimação, curva de fusão e curva de vaporização.
c) curva de fusão, curva de sublimação e curva de vaporização.
d) curva de sublimação, curva de vaporização e curva de fusão.
e) curva de vaporização, curva de fusão e curva de sublimação.
20) A figura representa o diagrama de estado de uma substância hipotética. Nele estão assinaladas algumas setas que representam mudanças de estado possíveis para esta substância. Considere o seguinte gráfico: a curva de número 3 encontra-se nas temperaturas negativas e próximas de zero (na escala Celsius) e nas pressões mais baixas, a curva de número 1 e dois encontram-se basicamente nas mesmas pressões, mas a curva 1 encontra-se em temperaturas mais baixas do que a curva 2. As setas apontam para a direita nas curvas 1 e 3, e para a esquerda na curva 2 e possuem a mesma denominação das curvas. O ponto tríplice está no encontro entre as três curvas e leva o nome de ponto x.
a) Que mudanças de estado são representadas pelas setas 1, 2 e 3?
b) Explique o significado do ponto x assinalado no diagrama.
21) Uma substância imaginária tem o diagrama de estado descrito pelas curvas 1, 2 e 3, sendo que a curva 1 tem temperaturas que variam de -30ºC a 30ºC e pressões entre 20cmHg e pouco mais de 50cmHg, a curva 2 possui temperatura que varia de 10ºC a 30ºC e pressões entre aproximadamente 50cmHg e 120cmHg e a curva 3 possui temperaturas que variam entre 30ºC e pouco mais de 70ºC e pressões que variam entre aproximadamente 50cmHg e pouco mais de 120cmHg. Com base no diagrama descrito, responda:
a) Em que estado físico se encontra a substância a 60cmHg e -20ºC? E a 100cmHg e 40ºC? E a 40cmHg e 60ºC?
b) Num certo processo, a pressão da substância variou de 80cmHg para 120cmHg e simultaneamente a temperatura se alterou de -30ºC para 30ºC. Que mudança de estado sofreu a substância nesse processo?
22) Na figura, está representado o diagrama de estado de uma substância hipotética que pode ser descrito por três curvas: 1, 2 e 3. Sendo a curva 1 definida pelas variações de temperatura de -60ºC a 40ºC e variações de pressão de 200mmHg a 400mmHg, a curva 2 possuindo temperaturas que variam de 20ºC a 40ºC e pressões que variam de 400mmHg a 1000mmHg e a curva 3 possuindo temperaturas entre 40ºC e 120ºC e pressões entre 400mmHg e 800mmHg. A tabela seguinte caracteriza algumas situações de pressão e temperatura para essa substância:
A – 760mmHg – 50ºC
B – 600mmHg – -40ºC
C – 200mmHg – 80ºC
a) Caracterize o estado físico das substâncias para cada uma das situações consideradas na tabela.
b) Quais as mudanças de estado correspondentes às transições: AB; BC; AC; BA; CB e CA?
23) A figura mostra o diagrama de estado de certa substância. Nele está assinalado o processo ABCD que determinada massa dessa substância sofre ao ser aquecida sob pressão constante de 50cmHg. O gráfico define as três curvas: 1, 2 e 3, sendo a curva 1 estabelecida entre as temperaturas abaixo de 0ºC e 30ºC e as pressões entre pouco menos de 10cmHg e cerca de 25cmHg, a curva 2 estabelece-se entre as temperaturas 30ºC e 40ºC e as pressões de cerca de 25cmHg e 65cmHg, a curva 3 estabelece-se entre as pressões de cerca de 25cmHg e 60cmHg e as temperaturas entre 30ºC e 70ºC. Os pontos A, B, C e D, encontram-se em (10, 50), (38,50), (66, 50) e (80, 50), respectivamente.
a) Quais as mudanças de estado que ocorrem no processo e quais suas respectivas temperaturas?
b) Esboce a curva de aquecimento que corresponde ao processo ABCD e nomeie cada etapa.
24) Retome o exercício anterior. Considere agora que o processo a que foi submetida a massa da substância seja DCBA.
a) Quais as mudanças de estado que ocorrem nesse processo e quais as respectivas temperaturas?
b) Esboce a curva de resfriamento correspondente ao processo DCBA e nomeie cada etapa.
25) (UFPI) O gráfico da figura representa a variação da temperatura q de um corpo, inicialmente sólido, em função do tempo t. Neste gráfico, encontra-se nos primeiros minutos as menores temperaturas, as quais sobem em proporção direta com o passar do tempo, em seguida, apresenta-se o patamar AB, que indica a pausa no aumento de temperatura por alguns minutos, vindo logo em seguida um novo aumento representado pela reta inclinada BC e o último patamar é o CD, que indica uma segunda pausa no aquecimento do corpo em questão, o qual, após determinado tempo, volta a ter sua temperatura aumentada de forma constante. Os patamares AB e CD representam, respectivamente, as seguintes mudanças de estado:
b) solidificação e vaporização.
c) fusão e solidificação
d) vaporização e sublimação.
26) A figura representa o processo de aquecimento de certa substância, a qual encontra-se em aquecimento constante entre os instantes 0 minutos – 10 minutos, ao chegar aos 10 minutos a substância atinge 30ºC e não mais observa-se o seu aquecimento até que esta chegue aos 40 minutos de experiência, quando voltamos a perceber o aquecimento desta substância. Sabe-se que a 0ºC esta subst&ancia encontra-se no estado sólido e que a 50ºC ela está no estado líquido.
a) Qual a mudança de estado que ocorre no processo e qual a respectiva temperatura?
b) Qual a duração total da mudança de estado em questão?
27) Resfriam-se 200 gramas de vapor de certa substância inicialmente a 140ºC e verifica-se que, ao fim de 25 minutos, só resta líquido no recipiente. Verifica-se também que entre o quinto e o vigésimo minuto da experiência não se observa nenhuma alteração de temperatura na substância, que se mantém a 100ºC.
a) Qual o nome da mudança de estado que ocorreu nesse processo de resfriamento?
b) Em que temperatura ocorreu a referida mudança?
c) Em que estado físico se encontrava a substância no instante t = 15 minutos?
d) Qual a duração total da mudança de estado referida?
28) (Fuvest-SP) Determinada massa de uma substância, inicialmente no estado sólido, encontra-se num recipiente. Um elemento aquecedor, que lhe fornece um potência constante, é ligado no instante t = 0 e desligado num certo instante. O gráfico que indica a temperatura q da substância, em função do tempo indica esta substância encontrava-se inicialmente a 20ºC e que foi aquecida por 5 minutos até chegar em 60ºC, após o que seu aquecimento estagnou-se até o instante t = 10, após o qual ela voltou a se aquecer até o instante t = 15, chegando aos 80ºC, após o décimo quinto minuto, esta substância passou a se resfriar até o instante t = 30, baixando até a temperatura de 60ºC, na qual ela estagna até o instante t = 45.
b) Descreva que fenômeno físico está ocorrendo no trecho BC (de 5 a 10 minutos) e que fenômeno físico está ocorrendo no trecho EF (de 30 a 45 minutos).
29) Sob pressão normal, o chumbo líquido ferve a 1.750ºC. Caso ele seja submetido a uma pressão superior à normal, como variará a temperatura em que ele se vaporiza? Por quê?
30) O enxofre sofre fusão a 119ºC sob pressão normal. Sabe-se que o enxofre é uma substância que se expande ao fundir. O que ocorrerá com a sua temperatura de fusão, no caso de aumentar a pressão exercida sobre ele? Por quê?
31) Um pedaço de ferro sólido flutua quando colocado em ferro no estado líquido. Se o ferro se funde a 1.530ºC sob pressão normal, o que se pode concluir sobre a temperatura de fusão do ferro, se a pressão exercida for superior à normal?
32) (Unifor-CE) Uma substância no estado líquido é resfriada uniforme e constantemente. Ao atingir a temperatura de solidificação, verifica-se a formação de pequenas partículas sólidas que flutuam no líquido. Sobre essa substância é correto afirmar que:
a) aumenta de volume ao se solidificar.
b) diminui de volume ao se solidificar.
c) tem maior densidade no estado sólido do que no estado líquido.
33) (U. E. Londrina-PR) A maioria das substâncias, ao se fundirem, aumentam de volume. Para essas substâncias, como a prata, por exemplo, um aumento de pressão faz com que a temperatura de fusão se eleve e, antes que se inicie a fusão, é necessário o fornecimento de calor para o seu aquecimento. Considere agora a seguinte frase com lacunas:
"Para as substâncias que se contraem ao se fundir, como a água, por exemplo, ____________, de pressão faz ____________, a temperatura de fusão, ____________, a passagem de sólido a líquido."
a) aumento – diminuir – favorecendo
b) aumento – aumentar – dificultando
c) redução – diminuir – favorecendo
d) redução – aumentar – favorecendo
e) redução – diminuir – dificultando
34) (UFPR) Pode-se atravessar uma barra de gelo usando-se um arame com um peso adequado de cada lado do arame, dividindo-o em duas metades quando este se encontra sobre o gelo. Então o arame com os pesos atravessa a barra de gelo sem que esta fique dividida em duas partes. Qual é a explicação para tal fenômeno?
a) A pressão exercida pelo arame sobre o gelo abaixa seu ponto de fusão.
b) O gelo já cortado pelo arame, devido à baixa temperatura, solidifica-se novamente.
c) A pressão exercida pelo arame sobre o gelo aumenta seu ponto de fusão, mantendo a barra sempre sólida.
d) O arame, estando naturalmente mais aquecido, funde o gelo; esse calor, uma vez perdido para a atmosfera, deixa a barra novamente sólida.
e) Há uma ligeira flexão da barra e as duas partes, já cortadas pelo arame, são comprimidas uma contra a outra, soldando-se.
3) Não há temperatura inferior a -273ºC, o zero absoluto.
4) 3K
5) a) 313K
c) 508K
6) A temperatura é coerente, pois é superior a -273ºC
11) a) Não, pois 40ºC corresponde a um calor intenso. A temperatura seria 5ºC;
b) Não, pois 40ºF é uma temperatura muito baixa. A temperatura seria 104ºF.
13) a) (qx – 15) / 8 = qc / 5;
b) 143ºX;
15) a) qx / 2 = (qc + 10) / 3;
b) q1 = 6,7ºX; q2 = 73,3ºX;
c) q = 40ºX
16) a) qc = 20 (qe + 2) / 21;
b) qe = 71,5ºE;
c) q = 40ºC
20) a) 1: fusão; 2: condensação; 3: sublimação;
b) ponto triplo ou tríplice.
21) a) 60 cmHg e -20ºC: estado sólido
100 cmHg e 40ºC: estado líquido
40 cmHG e 60ºC: estado gasoso
22) a) A: estado líquido; B: estado sólido e C: estado gasoso
b) AB: solidificação; BC: sublimação; AC: vaporização; BA: fusão; CB: cristalização; CA: condensação